机床夹具定位误差的计算

机床夹具定位误差的计算
——工件以圆柱孔定位时的误差计算
单位:江苏省扬州技师学院
摘要:当机械零件成批加工时，把工件直接安装在机床夹具上定位、夹紧，然后加工，这种方法不需要划线、找正，又快又好，大大地提高了工作效率和零件的加工精度。

所以说，机床夹具是机械制造和机械加工行业一个重要的部分，而定位误差计算是机床夹具设计和制造的一个重要步骤，通过定位误差计算，可以检查设计的机床夹具能否保证工件的加工精度要求，如果计算出来的定位误差超过工件要保证的尺寸公差，该夹具就不能使用。

作为工程技术人员和技术工人都应该要懂得这方面的知识。

目前，在多种职教课本中，对于机床夹具定位误差的计算，其中对“工件以圆柱孔定位时的误差计算”阐述的不深不透，多数课本只是分析了工件与定位元件是固定单边接触还是非固定任意接触，没有分析工件图纸上的设计基准与定位元件上的定位基准是否重合问题。

因为基准重合与基准不重合而产生的误差也是定位误差计算的一个部分，不能不算。

本文的目的就是增加了书本中没有分析到的这个问题。

关键词:定位误差; 固定单边接触; 非固定任意接触; 设计基准; 定位基准论文主体:工件以圆柱孔定位所用的定位元件一般为定位心轴和定位销。

根据心轴或销的安装方式与定位孔接触情况的不同，分为固定单边接触和非固定任意接触(双边接触)两种情况。

在计算定位误差时，不但要分析工件与定位元件是固定单边接触还是非固定任意接触(双边接触), 还要分析工件图纸上的设计基准与定位元件上的定位基准是否重合，进行相应的计算。

现归纳四种类型简要地阐述工件以圆柱孔定位时定位误差的计算。

1、固定单边接触——设计基准与定位基准重合
图1 固定单边接触定位误差
1
图1所示工件以圆孔为定位基准在心轴上定位铣键槽且为固定单边接触状况。

在图1,、b、c 、d中, 工件孔与定位心轴为间隙配合，定位心轴轴线水平设置(见图1a)，工件与定位元件为固定单边接触，工件以圆柱孔作为定位基准在心轴上定位铣键槽，其设计基准在工件内孔轴线上，而定位基准在图1;上的, 工件图纸上的设计基准与定位元件上的定定位心轴轴线上(见图1b), 很明显
δ，δ，XD,dmin孔轴maxmin位基准重合, Δ=0, 此时,理应Δ=Δ= =不重合定位位移22
(见图1c、d), 但由于工件孔与定位心轴间隙配合, 定位心轴轴线水平安装时, 因其自重而始终使圆柱孔壁与心轴上母线接触,其最小保证间隙X可通过调整min 刀具尺寸加以消除。

所以，最终，
,，,孔轴Δ= (公式1) 定位2
2、固定单边接触——设计基准与定位基准不重合
在图1e、f、g中，其设计基准在工件的下母线上，而定位基准在f图上的定
位心轴轴线上, 很明显, 工件图纸上的设计基准与定位元件上的定位基准不重合，
δd此时，Δ=Δ+Δ，因为Δ=(δ为工件外圆直径公差)，最终，定位位移不重合不重合d2
,，,δd孔轴Δ=+ (公式2) 定位22
3、非固定任意接触(双边接触)——设计基准与定位基准重合错误～未指定书签。

如图2a、b、c所示，工件孔与定位心轴为间隙配合，定位心轴轴线垂直设
置，工件在水平面(xoy)内沿x轴和y轴方向可双边移动，工件定位孔与定位心轴
2
图2非固定任意接触定位误差
母线间的接触为任意的。

工件在x轴和y轴两方向都有可能产生双边径向定位误差，它是单边接触时定位误差的两倍。

如图2d所示，心轴在机床上的装夹为垂直设置，属于非固定任意接触(双边接触)状况。

如果设图2e中所示工件孔与定位心轴轴线垂直设置，由于工件图纸上的设计基准与定位元件上的定位基准重合，所以，
Δ=Δ= Dd或Δ=Δ=δ+δ+X(公式3) 定位位移,定位位移孔轴min max min
4、非固定任意接触(双边接触)——设计基准与定位基准不重合
如图2f中所示工件孔与定位心轴轴线垂直设置，由于工件图纸上的设计基准
与定位元件上的定位基准不重合，所以，
Δ=Δ+Δ=(Dd)+δ (公式4) 定位位移不重合—d max min
下面举例来说明上述四种基本类型的定位误差计算及其应用情况。

例1 如图3a所示，定位心轴轴线为水平设置，工件内孔与定位心轴配合为
,0.007g6(φ20H7 =φ20+0.021 0、φ20g6 =φ20),工件外圆尺寸为
φφ20H7,,0.020
40h6 ( 0 -0.016)，在铣床上铣削键槽12 0 -0.043，求:
(1)加工b图尺寸(15 0 -0.11)的定位误差并判断这一定位方案是否可行。

如
该定位方案不行，试述改进措施。

(2)加工c图尺寸(35 0 -0.16)的定位误差并判断这一定位方案是否可行。

如
该定位方案不行，试述改进措施。

图3
解:(1)、b 图为固定单边接触——设计基准与定位基准重合。

定位误差应该用公式1:
,，,0.021，0.013 孔轴Δ== = 0.017mm , 1/3×0.11?(保证工序尺寸定位22
3
公差)
这时计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的1/3,1/5，显然该定位方案
可行。

(2)、c图为固定任意接触(双边接触)——设计基准与定位基准不重合。

: 定位误差应该用公式2
,，,δ0.021，0.0130.016d孔轴Δ=+= += 0.025mm , 1/3×0.16? 定位2222 这时计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的1/3,1/5，显然该定位方案
可行。

例2 如图2所示，定位心轴轴线为垂直设置，在e图中工件内孔与定位心轴配合为φ20H7g6(φ20H7 =φ20+0.021 0、φ20g6 =φ20 0 -0.020), 工件外圆尺寸为φ40h6( 0 -0.016)，在铣床上铣削键槽12 0 -0.043，求:
(1)加工图2中e图a尺寸(15 0 -0.11)的定位误差并判断这一定位方案是否
可行。

如该定位方案不行，试述改进措施。

(2)加工图2中f图c尺寸(35 0 -0.016)的定位误差并判断这一定位方案是否可行。

如该定位方案不行，试述改进措施。

解: (1)、e图为非固定任意接触(双边接触)——设计基准与定位基准重合。

定位误差应该用公式3:
Δ=Δ= Dd=20.021,19.98 = 0.041mm , 1/3×0.11?, 显然该定位位移,maxmin 定位方案不可行.
改进措施:提高工件内孔与定位心轴配合精度, 如把φ20H7(δ=0.021)改为
φ20H6(δ=0.013)这时计算出来的定位误差是:
Δ= Δ= Dd= 20.013,19.98 = 0.033mm,1/3×0.11?, 也就是定位位移, maxmin
说,计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的1/3，所以该夹具就能使用。

(2)、f图为非固定任意接触(双边接触)——设计基准与定位基准不重合。

定位误差应该用公式4:
Δ=Δ+Δ=(Dd)+δ=2 0.021,19.98 + 0.016 定位位移不重合x,d ma min
= 0.057mm >1/3×0.16?, 显然该定位方案不可行.
改进措施:
1)将设计基准与定位基准重合。

Δ=Δ= Dd=20.021,19.98 = 定位位移,maxmin 0.041mm , 1/3×0.16?, 也就是说计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的
1/3，所以该夹具就能使用。

4
2)如果让设计基准与定位基准不重合的状况不变，而提高工件内孔与定位心轴配合精度, 把φ20H7(δ=0.021)改为φ20H6(δ=0.013)这时计算出来的定位误差是:
Δ=Δ+Δ=(Dd)+δ=2 0.013,19.98 +0.016 定位d 位移不重合x , mamin
= 0.049mm , 1/3×0.16?, 也就是说计算出来的定位误差小于保证工序尺寸公差的1/3，所以该夹具就能使用。

3)如果将上述两项措施都进行，Δ=Δ= Dd=20.013,19.98 = 定位位移,maxmin
0.033mm这个误差更加小于保证工序尺寸公差(0.16)的1/3，所以该夹具就能
使用。

[参考文献]
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